עקרונות של אימגימיזציה רב-פרמטרית באונקולוגיה והפיזיקה שלה

הדמיה רב-פרמטרית שינתה את התחום של תאולוגיה על ידי מתן ראייה מקיפה של ביולוגיה של גידול באמצעות הערכה משולבת של פרמטרים פיזיולוגיים מבניים ומבניים מרובים. במקום להסתמך על מודוליות הדמיה אחת, גישה זו משלבת טכניקות משלימים כדי ללכוד את הטרוגניות של רקמות סרטן, המאפשרת אבחון מדויק יותר, עוקץ, ובדיקה.

ההשפעה הקלינית של הדמיה רב-פרמטרית ניכרת במיוחד בסרטן שבו דימות קונבנציונליות חסרה ספציפיות.לדוגמה, שילוב MRI במשקל דיפוזיה עם MRI ניגודיות דינמית-enhanced MRI משפר את זיהוי סרטן הערמונית משמעותי קלינית, בעוד PET /CT היברידי עם עקבות רומן משפר את staging in ריאות סרטן.

מה זה Multi-Parametric Imaging?

הדמיה רב-פרמטרית מתייחסת לרכישת ושילוב של נתוני תמונה משני רצף או יותר, מודולים, או ניגודים בתוך בדיקה אחת.המטרה היא ללכוד תהליכים ביולוגיים מגוונים שאינם מאופיין באופן מלא על ידי כל פרמטר יחיד. Incology, הגישה הרב-פרמטרית הנפוצה ביותר משלבת הדמיה אנטומית, פונקציונלית ומורכבת. לדוגמה, רב-פרמטרית עבור פרוטוקול MRI עשוי לכלול דחיסות דלקתית (PTDic-דלקתית) (PTDA-D).

הערך של הדמיה רב-פרמטרית הוא הסינרגיה בין הפרמטרים. אות גבוה על MRI במשקל T2 עשוי להצביע על נוזל, אבל בשילוב עם דיפוזיה מוגבלת על DWI, זה מציע מאוד ממאירות. בדומה, הגדלת FDG על PET מצביע על פעילות מטבולית גבוהה, אבל יחד עם CT באופן מדויק מקומי את החריגות ולא כולל דלקת מופרעת זה.

עקרונות הליבה של Multi-Parametric Imaging

ארבעה עקרונות יסוד שולטים בעיצוב ופרשנות של מחקרים הדמיה רב-פרמטריים.עקרונות אלה להבטיח כי הנתונים המשולבים יהיו ניתנים להתחדשות, משמעותיים כמותית, וניתן לפעול באופן קליני.

רכישת נתונים משלימה

כל פרמטר בפרוטוקול רב-פרמטרי נבחר כדי לחקור היבט שונה של ביולוגיה של גידול.לדוגמה, בבחינות גידול המוח רב-פרמטרי, הדמיה במשקל T1 עם ניגודים להעריך את הפרעת מחסום הדם המוח, הדמיה במשקל T2 מדגישה את הדכאה, דיפוזיה דיפוזיה להעריך את התאיות, ואת מדדי הדמיה יחסית נפח הדם המוח.

הבחירה של הפרמטרים צריכה להיות מונחה על ידי השאלה הקלינית הספציפית.לגילוי ,רזולוציה אנטומית גבוהה מוזג עם רצף פונקציונלי רגיש.עבור תכנון טיפול, מפות כמותיות של דיפוזיה ומיזוג עשויים לשמש כדי להגדיר כרכים מטרה או לחזות תוצאות.הטבע המשלים של הנתונים מקטין את הצורך עבור מינויים נפרדים, תוך הזרמת המסלול האבחון והפחתת הנטל של המטופל.

ניתוח טכני

הדמיה רב-פרמטרית נעה מעבר לרדיולוגיה איכותית על ידי הפקת מדדים מספריים נינוחים.בדמיה דלה דיפוזיה, ה- diffusion coefficients (ADC) מכשילה את הניידות במים בתוך רקמות.במודלים ניגודיים דינמיים-enhanced MRI, pharmacokinetic פרמטרים כגון KFLT:0transtransology:1 (consolology) מחזירים) קבועים לדרגה בינונית (conliconliconto) אינטגרטיבית) ו-consolcconsolcconsolative Index) מאפשר ל-pconsolative Index.

סטנדרטיזציה של פרוטוקולי רכישה היא קריטית עבור הדמיה כמותית.ריאציות בחומרה של סורק, פרמטרים רצף או ניגודיות הסוכן dosing יכול להציג שגיאות שיטתיות.The Quantitative Imaging Biomarkers Alliance (QIBA) וארגונים אחרים פיתחו הנחיות לפגוע בפרוטוקולים ולשפר את הכדאיות על פני מוסדות.

צילום: Co-registation

היערכות מרחבית של תמונות מרצףים שונים או מודולים חיוני לפרשנות רב-פרמטרית משמעותית. Co- ⁇ ניתן לבצע באמצעות שינויים קשיחים (עבור אותו מפגש הדמיה) או אלגוריתמים ניתנים לעיוות (כאשר אנטומיה משתנה בין סריקות, למשל, בשל מילוי או גידול בשלפוחית השתן) במערכות היברידיות כגון PET/CT, co ⁇ מבוצעת באופן מוטציה על ידי הסורק, כמו גם סורקים על ידי שימוש בנקודת זמן שימוש הדדית.

קידוד מיז יכול להוביל לממצאים שמדכאים את פרמטר הפרמטר.לדוגמה, תנועה קטנה במהלך רצף ההיתוך תייצר עקומות בזמן שגויות.טכניקות תיקון תנועה מתקדמות, כולל הדים ניווט וגישור פוטנציאלי, משולבים יותר ויותר בפרוטוקולים הקליניים לשיפור האינטנסיביות.

פרשנות משולבת

העיקרון הסופי הוא הסינתזה של נתונים רב-פרמטריים להערכה אבחון מאוחדת.רדיולוגים ו- Oncologist להעריך את כל הפרמטרים יחד, זיהוי דפוסים של קידוד או דיסקרטי.לדוגמה, עול שהוא hypointense על הדמיה במשקל T2, היפרקטורה על DWI עם ADC נמוך, ומציג ניגוד מהיר על DCE-MRI הוא מאוד מציע חוסר חשדנות.

למידת מכונות ורדיומטיקה הופיעו ככלי רב עוצמה לפרשנות משולבת אוטומטית.על ידי הכשרת אלגוריתמים על נתונים גדולים של סריקות מרובות-פרמטריות עם תוצאות ידועות, מערכות אלה יכולות להפיק תכונות עדינות וליצור ציוני סיכון המחלחלים את קוראי האדם למשימות ספציפיות.

פיזיקה underpinnings of Multi-Parametric Imaging

העקרונות הפיזיים שמאחורי כל מודוליות הדמיה קובעים את סוג המידע שנתפס.הבנת עקרונות אלה הכרחיים לבחור פרמטרים מתאימים, לזהות חפצים, ולפרש שינויים בערכים כמותיים. להלן אנו בודקים את הפיזיקה של שלוש המודולליות הליבה המשמשות בקוקולוגיה -MRI, PET ו- CT - לצד הרחבות הרב-פרמטריות שלהם.

חידוש מגנטי (MRI) וריאציות הרב-פרומטריות שלה

MRI מנצל את ההתחדשות המגנטית הגרעינית (NMR) של פרוטונים מימן במים ובשומן. Protons יש רגע מגנטי שמיישר עם שדה מגנטי חיצוני סטטי (B0) דופק רדיו (RF) בתדר Larmor להרגיז את ההיערכות זו; עם הרפיה, precessing protons לגרום מתח במקלטים, אשר הוא דיגיטציה לצורה של הרדמת הדיכאון (Tlasticial Reverse) ו-Tlasting (reconative Depression) ניגודים מרובים (recondial Reverse) ניגודים מרובים (Tlasting aplexing aplexing MRI).

(ה) [ה]:0 [Diffusion-Weighted Imaging (DWI)FLT:1 מוסיף זוג הדופקים חזק ⁇ כדי למדוד את התנועה הברונאית של מולקולות מים.בגידולים סלולריים מאוד, דיפוזיה מוגבלת מובילה לצמצום ערכי ADC (התתתתתתתתתתתתת-התרמית) כאשר ה-Digal-Tanner הוא משוואה: S=Freadrea:2=preas:2berdivr:0=R.

(הופנה מהדף ה-MRI) 0 (DCE-MRI)I) MPEGFLT:1 כרוך בהזרקה בלתי-נשכחת של סוכן ניגוד מבוסס gadolinium ודמיית T1- במשקל מהיר כדי ללכוד את המעבר שלו באמצעות vastature (Ricials) לעומת עקומות זמן ניתנותנותנות באמצעות מודלים רוקמטיים (למשל, Tofts) כדי לשקף נפח DGic (Ric) ו-F) LTD2 (Ric Retrame) LT) LT) LT) LT2.

(FLT:0 Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS)FLT:1 מזהה הבדלים של שינוי כימי של metabolites כגון choline, קריאטין, N-acetylaspartate. in cancer, גבוה יותר choline-to-creatine יחס מצביע על הגדלת מחזור membrane.

כל טכניקות ה-MRI הללו חולקות את אותה הפיזיקה הבסיסית של NMR, אך שונות ברצף הדופק שלהם ועיבוד נתונים.השילוב מספק קבוצה עשירה של ניגודים אשר בודקים היבטים שונים של מבנה ומטבוליזם של רקמות.

פטירון איסלאו את טומוגרפיה (PET) – פיזיקה ו- Multi-Tracer Approaches

PET היא טכניקת הדמיה מולקולרית המבוססת על הפיזיקה של פליטת positron ו annihilation. a radiotracer מסומן עם a psitron-emitting איזוטופ (למשל, פלואורין-18, פחמן-11) מנוהל באופן בלתי יזום.האיזוטופים מתפרקים על ידי פולטים פוטוטרונים, אשר נוסע מרחק קצר (בדרך כלל כמה מ"מ) לפני שגיאומים חשמליים, הם מזהים את הסורקים של 2, לעומת 2, 000 ליטרים של photams.

(הופנה מהדף [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[[[1924]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]], [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]

מערכות PET /CT היברידיות ו- PET /MR משלבות תמונות אנטומיות ופונקציונליות בבדיקה אחת.ה- CT או רכיב MR מספק תיקון אינטנסיבי עבור קוונטיזציה PET ו- אנטומיה מקומית. PET/MR מציעה את היתרון של מינון קרינה נמוך יותר וניגוד רקמות רך גבוה בהשוואה ל- PET/CT, מה שהופך אותו מתאים במיוחד עבור רופאי ילדים על גבי מתודולוגיה ודמיית המוח.

Tomography (CT) - Annaomic Backbone

הדמיה CT מסתמכת על העצירה של צילומי רנטגן כפי שהם עוברים דרך רקמות של צפיפות משתנה. צינור רנטגן מסתובב סביב המטופל, ומערך גלאיים מודד את עוצמת beam המועברת. אטנטונציה הוא הקוונטי יחידות Hounsfield (HU), עם מים המוגדרים כ 0, פרויקט ענק, ועצם כ-1,000 שיקום עצום, בדרך כלל אלגוריתמים מפילטרים או מסובכים לתמונות מחזוריות.

בהדמיה רב-פרמטרית, CT משמש לעתים קרובות כעמוד השדרה האנטומי עבור co- ⁇ עם PET או MRI. עם זאת, CT יכול גם להיות רב-פרמטר באמצעות טכניקות אנרגיה כפולה, שבו שני X-ray spectra משמשים כדי להבדיל חומרים (למשל, גלימה רב-אנליזה) או הדמיה רב-חומרית וירטואלית.

יישומים קליניים בסוגי סרטן העיקריים

העקרונות המתוארים לעיל הוחלו בהקשרים קליניים רבים. להלן הם דוגמאות מרשימות של הדמיה רב-פרמטרית הערמונית, המוח, השד וסרטן ריאות.

סרטן הערמונית

Multi-parametric MRI (mpMRI) הוא כעת כלי סטנדרטי לגילוי ואפיון סרטן הערמונית.הדוח נגד הערמונית ומערכת הנתונים (PI-RADS) משתמש במערכת ניקוד המבוססת על הדמיה במשקל T2, DWI, ו DCE-MRI. Les הבקיעו מ 1 (סיכון נמוך מאוד) ל 5 (סיכון גבוה) בהתבסס על שילוב פרמטרים של MpMRI מופחתת עבור אופטימיזציה קלינית ו-PTI משופרים של טיפולית של טיפול תרופתית יותר.

המוח טומור

ב- Neuro-oncology, MRI רב-פרמטרי משמש עבור glioma grading, תכנון כירורגי, ולאחר מעקב לאחר טיפול. פרוטוקולים סטנדרטיים כוללים T1 pre- ופוסט-contrast, T2, FLAIR, DWI, וסימולציה פיזור.השילוב עוזר להבדיל רמה גבוהה של גידולים נמוכים, להבחין התקדמות הגידול מדלקת קרינה, לזהות זיהוי שלילי של תכונות רדיו / מוטציות מוטציות.

סרטן השד

Multi-parametric חזה MRI משמש בדיקות בסיכון גבוה ופתרון בעיות עבור ממצאים יונקים שוויוניים.פרוטוקולים כוללים בדרך כלל ניגודיות דינמיות âhanced MRI (באמצעות ה-BI-RADS lexicon), הדמיה במשקל T2, ודיפוזיה במשקל דיפוזיה. השילוב של מורפולוגיה, שיפור קינטיקה, ו- ADC משפר את המחקר הספציפי הוא חקר השימוש של MRspectrocopyation וחילופים כימיים נוספים (C).

סרטן ריאות

FDG PET /CT הוא אבן הפינה של סרטן ריאות תאים לא קטן, מתן נתונים מטבוליים ואנטומיים. Multi-parametric הדמיה ניתן להרחיב על ידי הוספת היתוך CT כדי להעריך את הvascularity של גידולים, או באמצעות שימוש ב- CT אנרגיה כפולה כדי לייצר מפות יוד ודימויים לא-contrast וירטואלית. עבור הערכת טיפול, שינויים ב-SUV, סך הכל ל-LGirdulglycosis, והם עלולים לחדד את גודל ה-PTSD או לחדד יותר.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות היתרונות שלה, הדמיה רב-פרמטרית מתמודדת עם כמה אתגרים. סטנדרטיזציה פרוטוקול נשאר קשה, במיוחד כאשר שילוב של שיטות מ ספקים שונים.נפח הגדול של נתונים דורש צינורות לאחר עיבוד יעיל, ואת יכולת שכפול פרמטר כמותית ניתן להשפיע על ידי סורק, תנועה סבלנית, וניגודיות סוכן ניגודיות.יתר על כן, העלות והזמן של בחינות מרובות-פרמטרים מגבילים אימוץ נרחב בהגדרות המוגבלות משאבים.

כיוונים עתידיים כוללים שילוב של בינה מלאכותית עבור פלח אוטומטי, מיצוי תכונה, ומודלים חיזוי. Deep Learning יכול למזג נתונים רב-פרמטריים ברמת התמונה, למידה שילובים אופטימליים עבור משימות ספציפיות.רדיומיקה ולמידה מכונה גם מאפשר גילוי של סמנים ביולוגיים חדשים המשלבים עם genomics (רדיוגנוקס) במקביל, התקדמות הדמיה היברידית, כגון P-body P-D / PT / PT / PTDremactos , והופכים את תפקיד נוסף דינמיקטיבי יותר.

הבנת הפיזיקה הבסיסית מאפשרת למטפלים ולחוקרים לדחוף את גבולות מה שניתן, להבטיח כי הדמיה רב-פרמטרית ממשיכה לשפר את הטיפול בסרטן.לקריאה נוספת, ראה את ה-FLT:0RSNA Quantitative Imaging Biomarkers Alliance EvolutionFLT:1, the FLT:2multiparametric MRI Consconventation: FLT 3, and theLTFirdative Imectrview on Physics5cconcview on Physics:2R5 LT5 LT5 LT5 LT:2multiparametric MRI Guidelines קונסוליה קונצנזוס קונסולולוגיה 3 .

מסקנה

הדמיה רב-פרמטרית אינפולוגיה מייצגת סינתזה של עקרונות פיזיים מגוונים - החל מהדהד מגנטיים גרעיניים להשמדת רנטגן - כל אחד מספק חלון ייחודי לביולוגיה של גידולים. על ידי שילוב של רכישת נתונים משלימים, ניתוח כמותי, ניתוח מדויק קידוד משותף, ופירוש משולב, גישה זו מספקת אופי רב-ממדי שעולה על כל מתודולוגיה אחת של יישומים קליניים, בדיקות סרטן הערמונית, ואפקטים של סרטן, כמו גם על ידי אבחון מדויק יותר, אבחון, אבחון מתמטי, אבחון, אבחון מתמטי, ואפקטים, על ידי אבחון מתמטי, אבחון מתמטי, ואפקטים, אבחון, חשיבה רב-דמיה, ואפקטים יותר, ואפקטים, על ידי הדמיה, ואפקטים יותר, על ידי אבחון מתמטית, ואפקטים יותר, אבחון מתמטית, ואפקטים של אבחון מתמטית, על ידי אבחון מתמטית, ואפקטים יותר, ואפקטים של אבחון מתמטית, חשיבה רב-דמיה, ואפקטים, חשיבה רב-דמיה, חשיבה רב-דקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדקדק, וזיהוי, וזיהוי, וזיהוי, וזיהוי, וזיהוי, וזיהוי, ו